【手続補正書】
【提出日】平成18年4月17日(2006.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個のアンテナ素子を用い、直交波周波数分割多重を用いたＦ個の周波数多重と、Ｌ個の空間多重による送信を行う空間多重伝送用送信装置であって、
前記各アンテナ素子に接続され、受信信号と送信信号を切り替える切り替え装置と、
前記切り替え装置に接続され、受信時に前記切り替え装置から出力される信号を入力信号とし、当該入力信号から広帯域の周波数帯の伝達係数行列を推定し、当該推定された伝達係数行列を用いてマルチビーム形成装置の重みを決定する重み決定装置と、
前記入力された信号に直並列変換を行い、周波数分割多重数Ｆ×空間多重数Ｌに振り分けるシリアルーパラレル変換装置と、
前記シリアルーパラレル変換装置の出力信号を入力信号とし、符号化を行い送信信号系列として逆フーリエ変換装置に出力するＦ×Ｌ個の送信装置と、
前記送信装置から入力されたＦ個の信号に逆フーリエ変換を行い、Ｌ個のマルチビーム形成装置にそれぞれ出力を行うＬ個の逆フーリエ変換装置と、
前記逆フーリエ変換装置の出力を入力信号とし、Ｎ個の信号に分割し、前記重み決定装置により決定された重み付けを行った後、Ｎ個の信号合成装置の対応するポートに出力を行うマルチビーム形成装置と、
前記Ｌ個のマルチビーム形成装置からＬ個のポートに入力された入力信号を重ね合わせ、前記切り替え装置の他方のポートに出力を行うＮ個の信号合成装置と、
を備えたことを特徴とする空間多重伝送用送信装置。
【請求項２】
前記重み決定装置は、
前記伝達係数行列の複素共役転置行列と伝達係数行列の積を求め、この行列の固有ベクトルを算出し、前記マルチビーム形成装置において各信号にかける重みとして出力させる伝達環境行列演算手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の空間多重伝送用送信装置。
【請求項３】
前記重み決定装置は、
対応するアンテナ素子において受信された受信信号にフーリエ変換を行い、Ｆ個の受信信号に変換するＮ個のフーリエ変換手段と、
前記Ｎ個のフーリエ変換装置の対応する周波数帯の受信信号を入力信号とし、その周波数帯での伝達係数行列を推定する伝達係数行列推定手段と、
前記伝達関数推定手段において推定されたＦ個の伝達係数行列より前記マルチビーム形成装置で各入力信号に乗算する重みを求める伝達環境行列演算手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の空間多重伝送用送信装置。
【請求項４】
前記伝達係数行列演算手段は、
前記Ｆ個の伝達係数行列から、それぞれ前記伝達係数行列の複素共役転置行列と伝達係数行列の積を求め、和をとった行列の固有ベクトルを算出し、前記マルチビーム形成装置において各信号に設定する重みとして出力することを特徴とする請求項３に記載の空間多重伝送用送信装置。
【請求項５】
前記伝達係数行列演算手段は、
前記Ｆ個の伝達係数行列から、前記伝達係数行列の複素共役転置行列と伝達係数行列の積を求め、各行列に重み付けを行い、和をとった行列の固有ベクトルを算出し、前記マルチビーム形成装置において各信号に設定する重みとして出力することを特徴とする請求項３に記載の空間多重伝送用送信装置。
【請求項６】
前記伝達係数行列演算手段は、
前記伝達係数行列の複素共役転置行列と伝達係数行列の積に乗算する重みとして、伝達係数行列とその複素共役転置行列の積の固有値の和を用い、前記マルチビーム形成装置において各信号に設定する重みとして出力することを特徴とする請求項５に記載の空間多重伝送用送信装置。
【請求項７】
前記伝達係数行列演算手段は、
前記伝達係数行列推定手段において推定されたＦ個の伝達係数行列から任意のＩ個の伝達係数行列を選択し、送信時の重みを算出し、前記マルチビーム形成装置において各信号に設定する重みとして出力することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の空間多重伝送用送信装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
ユニタリ行列Ｖは、伝達係数行列Ｈとその複素共役転置行列ＨＨの積ＨＨＨの固有ベクトルとなっている。
受信局では、例えば送信局で送信されたビームの数Ｌ以上の受信アンテナを用いて復号を行う。以下に受信アンテナ数をＮ、受信アンテナ数とビーム数をＬ（Ｎ＞Ｌ）とした場合の復号方法の例を示す。
受信局アンテナ素子において受信される信号をＲ１〜ＲＬ、送信アンテナｊで送信され、受信アンテナｉで受信したときの伝達係数をＨｉｊとし，各受信信号における雑音をｎ１〜ｎＬとすると、空間多重伝送用送信装置によって信号を送信すると受信信号Ｒ１〜ＲＬは以下の演算式（３）で表すことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明において、前記重み決定装置は、前記伝達係数行列の複素共役転置行列と伝達係数行列の積を求め、この行列の固有ベクトルを算出し、前記マルチビーム形成装置において各信号にかける重みとして出力させる伝達環境行列演算手段を備えることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本発明において、前記伝達係数行列演算手段は、前記Ｆ個の伝達係数行列から、それぞれ前記伝達係数行列の複素共役転置行列と伝達係数行列の積を求め、和をとった行列の固有ベクトルを算出し、前記マルチビーム形成装置において各信号に設定する重みとして出力することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、本発明において、前記伝達係数行列演算手段は、前記伝達係数行列の複素共役転置行列と伝達係数行列の積に乗算する重みとして、伝達係数行列とその複素共役転置行列の積の固有値の和を用い、前記マルチビーム形成装置において各信号に設定する重みとして出力することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
伝達係数行列演算手段４２０は、各周波数帯の伝達係数行列を用いて、送信時に全ての周波数帯で活用する重みを算出することで伝搬環境推定誤差による伝送品質の劣化を低減する。例えば、各周波数帯における伝達係数行列から、その伝搬環境の到来彼方向、到来波数、レベル、遅延の推定を上記したＭＵＳＩＣ法やＥＳＰＲＩＴ法を用いて推定し、あらかじめ準備された重みの中から、その環境において所定の伝送品質基準値を最大とする重みを選択し、マルチビーム形成装置３３１〜３３Ｌにおいて乗算される重みとして出力する。
上記した伝達係数行列演算手段４２０において、ある周波数帯＃k(1≦k≦F)での伝達係数行列をＨｋとすると、例えば、伝達係数行列Ｈｋとその複素共役転置行列ＨｋＨの積の和ΣＨｋＨＨｋから、固有ベクトルを重みとして適用する。このように重みを決定することで、周波数選択性フェージングによる伝送品質の劣化を低減させることができ、また受信アンテナ数に関係なく送信アンテナ数Ｎのマルチビームを形成することができることから送信ダイバーシチを適用することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
また、上記した伝達係数行列演算手段４２０において、各周波数帯の伝達係数行列Ｈから計算されたＨｋＨＨｋに重みＷｋ乗算したものの和ΣｗｋＨｋＨＨｋを求め、その固有ベクトルを重み値として適用する。
重みｗｋとしては例えば、上記した伝達係数行列演算手段４２０において、伝達係数行列Ｈｋから計算されたＨｋＨＨｋの固有値λｋ１〜λｋＸを求め、大きいものから順に空間多重数Ｌ個の和を以下の演算式（８）により計算する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
【数８】
2005252614.tif 000001
上記Λｋを重みＷｋとしてΣΛｉｈｉＨｈｉを算出しその固有ベクトルを重み値として適用する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
送信装置は２つのマルチビームを形成し、送信を行うものとし、従来例によるものは、各周波数帯において上り伝搬環各周波数で得られた伝達係数行列を用い、特異値分解によるマルチビームを形成するものとし、本実施形態によるものは、＃ｋの周波数帯で推定された伝達係数行列ｈｋとその複素共役転置行列の積ＨｋＨＨｋの和ΣＨｋＨＨｋの固有ベクトルの中から固有値の多きいベクトル２つを送信時の重みとして全周波数帯で活用するものとした。
固有値の大きい方(Signal1)と小さい方(Signal2)のマルチビームにそれぞれ変調方式１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）とＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）を適用した際の誤り率の確立分布を図４に示す。図４において、縦軸はＣＰ（Cumulative Provability）、横軸はＢＥＲ（Bit Error Rate: 誤り率)を表す。それぞれ誤り率１０−４値で１２％、８％の改善が見られる。